JPWO2019077778A1 - Eddy current flaw detection method and eddy current flaw detector - Google Patents

Eddy current flaw detection method and eddy current flaw detector Download PDF

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Abstract

鋼構造物の被検査体に生じるき裂を、交流磁場を被検査体に印加して被検査体に生じさせた渦電流がつくる磁場を磁気センサで検出することで検知する際に、強磁性の被検査体の磁化信号の影響を低減して検査する渦電流探傷法と渦電流探傷装置を提供する。被検査体に対して磁場を印加する印加コイル内部で印加コイルの中心軸から離れた箇所に印加コイルの中心軸と平行な磁場成分を検出する磁気センサを配置して、印加コイルに所定の周波数の磁場を発生させ、磁気センサで検出し検波した磁気信号の同相成分と虚数成分を計測する。そして、あらかじめ被検査対象の欠陥がないところで計測した同相成分と虚数成分から差し引いて解析する。Ferromagnetism when detecting cracks generated in an inspected body of a steel structure by applying an alternating magnetic field to the inspected body and detecting the magnetic field generated by the eddy current generated in the inspected body with a magnetic sensor. Provided are an eddy current flaw detection method and an eddy current flaw detector for inspecting by reducing the influence of the magnetization signal of the object to be inspected. A magnetic sensor that detects a magnetic field component parallel to the central axis of the applied coil is placed inside the applied coil that applies a magnetic field to the object to be inspected, at a location away from the central axis of the applied coil, and a predetermined frequency is applied to the applied coil. The magnetic field of is generated, and the in-phase component and the imaginary component of the magnetic signal detected and detected by the magnetic sensor are measured. Then, the analysis is performed by subtracting from the in-phase component and the imaginary component measured in advance where there is no defect to be inspected.

Description

本発明は、被検査体に交流磁場を印加することで被検査体に発生させた渦電流が作る磁場を磁気センサで検出し、被検査体の欠陥を探傷する渦電流探傷法及び渦電流探傷装置に関する。 The present invention is an eddy current flaw detection method and an eddy current flaw detection method in which a magnetic sensor detects a magnetic field generated by an eddy current generated in an subject to be inspected by applying an alternating magnetic field to the subject to be inspected to detect defects in the inspected object. Regarding the device.

従来、金属製構造物の欠陥を磁気的に検査する方法として、渦電流探傷法や漏洩磁束探傷法がある。特に、渦電流探傷法は、被検査体に印加コイルにより交流磁場を印加して渦電流を発生させて検査する方法である。被検査体に傷などの欠陥がある場合には、渦電流には乱れが生じ、渦電流が作る磁場が変化する。渦電流探傷法では、この磁場の変化を検出コイルあるいは磁気センサ等で検出している。 Conventionally, there are an eddy current flaw detection method and a leakage magnetic flux flaw detection method as a method of magnetically inspecting a defect of a metal structure. In particular, the eddy current flaw detection method is a method in which an alternating magnetic field is applied to an object to be inspected by an applied coil to generate an eddy current for inspection. When the object to be inspected has a defect such as a scratch, the eddy current is disturbed and the magnetic field created by the eddy current changes. In the eddy current flaw detection method, this change in the magnetic field is detected by a detection coil, a magnetic sensor, or the like.

渦電流探傷法では、一般に被検査体の表面に垂直な方向、つまり被検査体の法線方向に中心軸をもつ円形や四角形の印加コイルを用いて磁場を印加して、被検査体に渦電流を発生させている。この法線方向をz軸とする。 In the eddy current flaw detection method, a magnetic field is generally applied to the object to be inspected by using a circular or square application coil having a central axis in a direction perpendicular to the surface of the object to be inspected, that is, in the direction normal to the object to be inspected. It is generating an electric current. This normal direction is the z-axis.

また、被検査体に発生させた渦電流によって生じる磁場を検出する検出コイルは、印加コイルそのものを利用する方法もあるが、印加コイルとは別に印加コイルと同軸上に配置して、同じ法線成分の磁場を検出する方法が広く用いられている(例えば非特許文献1参照)。 In addition, the detection coil that detects the magnetic field generated by the eddy current generated in the object to be inspected may use the applied coil itself, but it is arranged coaxially with the applied coil separately from the applied coil and has the same normal line. A method of detecting the magnetic field of a component is widely used (see, for example, Non-Patent Document 1).

このほかにも様々な印加コイルと検出コイルの配置が報告されている。例えば、四角形とした検出コイルの中心軸を、印加コイルの中心軸と直交させるとともに、被検査体の表面と水平にして配置して検出する方法が報告されている(特許文献1参照)。あるいは、印加コイルの配線の一部を非検査体にできるだけ近接させて配置することで、非検査体に配線の延伸方向と同じ方向の磁場を生じさせる渦電流を発生させ、この磁場を非検査体表面に設けた磁気センサで検出する方法が報告されている(特許文献2参照)。 In addition to this, various arrangements of application coils and detection coils have been reported. For example, a method has been reported in which the central axis of a rectangular detection coil is orthogonal to the central axis of the applied coil and is arranged horizontally with the surface of the object to be inspected for detection (see Patent Document 1). Alternatively, by arranging a part of the wiring of the applied coil as close as possible to the non-inspected body, an eddy current that generates a magnetic field in the same direction as the extension direction of the wiring is generated in the non-inspected body, and this magnetic field is not inspected. A method of detecting with a magnetic sensor provided on the body surface has been reported (see Patent Document 2).

渦電流探傷法は、表面探傷法に分類されている。その理由として、被検査体に印加する交流磁場に、多くの場合で高い周波数とした交流磁場を用いていることが挙げられる。交流磁場が被検査体の表面から入っていく深さには周波数依存性があり、この深さを表皮深さと呼ぶ。 Eddy current flaw detection methods are classified as surface flaw detection methods. The reason is that, in many cases, an alternating magnetic field having a high frequency is used as the alternating magnetic field applied to the object to be inspected. The depth at which the alternating magnetic field enters from the surface of the object to be inspected is frequency-dependent, and this depth is called the epidermis depth.

被検査体の表面から深い領域を検査するためには、被検査体に印加する交流磁場の周波数を低くする必要がある。一方、渦電流の強さにも周波数特性があり、被検査体に印加する交流磁場を低周波とした場合には渦電流の強度が減衰し、渦電流によって発生する磁場も小さくなってくる。さらに、渦電流によって発生する磁場を検出する検出コイルにも周波数特性があり、被検査体に印加する交流磁場が低い周波数の場合では感度が減少する。逆に、被検査体に印加する交流磁場の周波数が高ければ高いほど検出コイルの感度が向上することが知られている。 In order to inspect a deep region from the surface of the inspected object, it is necessary to lower the frequency of the alternating magnetic field applied to the inspected object. On the other hand, the strength of the eddy current also has a frequency characteristic, and when the alternating magnetic field applied to the object to be inspected has a low frequency, the strength of the eddy current is attenuated and the magnetic field generated by the eddy current is also reduced. Further, the detection coil that detects the magnetic field generated by the eddy current also has a frequency characteristic, and the sensitivity decreases when the alternating magnetic field applied to the object to be inspected has a low frequency. On the contrary, it is known that the higher the frequency of the alternating magnetic field applied to the object to be inspected, the higher the sensitivity of the detection coil.

したがって、被検査体に印加する交流磁場としては高周波の交流磁場が用いられ、その結果として表皮深さが小さくならざるを得えず、被検査体の表面しか検査できないという状況がある。 Therefore, a high-frequency alternating magnetic field is used as the alternating magnetic field applied to the object to be inspected, and as a result, the depth of the epidermis must be reduced, and only the surface of the object to be inspected can be inspected.

そこで、低周波の印加磁場でも計測できるように、検出コイルの代わりに周波数にかかわらず磁場感度が一定的で高感度である磁気センサを用いる探傷法の開発が最近では進んできている。 Therefore, recently, the development of a flaw detection method using a magnetic sensor having a constant magnetic field sensitivity and high sensitivity regardless of the frequency has been advanced instead of the detection coil so that the measurement can be performed even with a low frequency applied magnetic field.

非破壊検査に用いられる磁気センサとしては、ホール素子や、磁気抵抗素子(MR)、磁気インピーダンス素子(MI)、さらにはもっと高感度な超伝導量子干渉素子(SQUID)などがある。また、上述したように普通のコイルでは低周波において十分な感度が得られないが、最近の超伝導線材を用いたコイルでは、低周波でも一定の感度を得ることができることが報告されている(例えば、非特許文献2参照)。 Magnetic sensors used for non-destructive inspection include Hall elements, magnetoresistive elements (MR), magnetic impedance elements (MI), and even more sensitive superconducting quantum interference elements (SQUID). Further, as described above, it has been reported that a coil using a recent superconducting wire can obtain a constant sensitivity even at a low frequency, although a normal coil cannot obtain a sufficient sensitivity at a low frequency (a recent coil using a superconducting wire). For example, see Non-Patent Document 2).

これらの磁気センサでは、素子の構造上、磁場を検出する方向や検出する物理量が異なってくる。ホール素子、MR素子、MI素子あるいはSQUIDなどは、薄膜製造プロセスを利用して製造されるので、非常に小さくすることができる。ただし、ホール素子では、大きなホール効果を得るためには素子中のセンサチップの平面で磁場を受ける必要があり、比較的大きな面積とした領域が必要となることから、小型化には限界がある。同様に、SQUIDでは、ピックアップコイルを利用して磁束、つまり磁束密度に面積をかけた物理量を測定しているため、比較的大きな面積とした領域が必要であり、小型化には限界がある。一方、MR素子やMI素子は、積層した薄膜の断面部分の非常に小さな面積、つまり一点で磁束密度を検出することができ、小型化の影響が少ないセンサである。 In these magnetic sensors, the direction in which the magnetic field is detected and the physical quantity to be detected differ due to the structure of the element. Hall elements, MR elements, MI elements, SQUIDs, etc. are manufactured using a thin film manufacturing process, and thus can be made extremely small. However, in a Hall element, in order to obtain a large Hall effect, it is necessary to receive a magnetic field on the plane of the sensor chip in the element, and a region having a relatively large area is required, so there is a limit to miniaturization. .. Similarly, in SQUID, since the magnetic flux, that is, the physical quantity obtained by multiplying the magnetic flux density by the area is measured by using the pickup coil, a region having a relatively large area is required, and there is a limit to miniaturization. On the other hand, MR elements and MI elements are sensors that can detect the magnetic flux density at a very small area of the cross-sectional area of the laminated thin film, that is, at one point, and are less affected by miniaturization.

低周波領域まで検査できる磁気センサを用いた渦電流探傷法であっても、印加磁場の強度に比べて渦電流が作る磁場が弱いために、低周波から一定の感度を持つ磁気センサにおいて、検出する信号のほとんどが印加磁場成分となり、SNが十分でないことが多い。 Even in the eddy current flaw detection method using a magnetic sensor that can inspect up to the low frequency region, the magnetic field created by the eddy current is weaker than the strength of the applied magnetic field, so it can be detected by a magnetic sensor with constant sensitivity from low frequencies. Most of the signals to be applied are applied magnetic field components, and the SN is often insufficient.

そのため、本発明者は、z軸方向の印加磁場を生じさせる印加コイルと同軸上に配置する磁気センサにキャンセルコイルを装着して、磁気センサに入ってくる印加磁場をキャンセルコイルで生じさせた磁場でキャンセルして、被検査体からのz軸方向の磁気信号を検出する方法を報告している(特許文献3参照)。 Therefore, the present inventor attaches a cancel coil to a magnetic sensor arranged coaxially with an applied coil that generates an applied magnetic field in the z-axis direction, and causes the applied magnetic field entering the magnetic sensor to be generated by the cancel coil. The method of detecting the magnetic signal in the z-axis direction from the inspected object is reported (see Patent Document 3).

このように、渦電流探傷法は様々な工夫が施され、被検査体の表面に生じるき裂の検査に広く用いられている。特に、被検査体の材料がアルミや銅などの非磁性体の場合には、渦電流による磁場だけを純粋に検出できるので、き裂によって分布が乱れた渦電流による磁場の変化をとらえることができる。しかし、鉄鋼などの磁性体の場合には、渦電流によって発生する磁場だけでなく、磁性体の高透磁率特性に起因して被検体への印加磁場による磁化が生じることで、この磁化にともなって発生した磁場が信号として検出されるという問題があった。 As described above, the eddy current flaw detection method has been devised in various ways and is widely used for inspecting cracks generated on the surface of the object to be inspected. In particular, when the material of the object to be inspected is a non-magnetic material such as aluminum or copper, only the magnetic field due to eddy current can be detected purely, so it is possible to detect changes in the magnetic field due to eddy current whose distribution is disturbed by cracks. it can. However, in the case of a magnetic material such as steel, not only the magnetic field generated by the eddy current but also the magnetization due to the magnetic field applied to the subject due to the high magnetic permeability characteristics of the magnetic material is caused by this magnetization. There was a problem that the generated magnetic field was detected as a signal.

この問題を解決するためには、印加コイルと磁気センサを備えた磁気プローブを、できるだけ小さくすることが望ましい。特に、磁気センサとしてMR素子やMI素子を用いた場合には、その構成上、MR素子やMI素子を構成しているセンサチップを縦置きに配置できることから、センサチップを縦置きとすることで縦置きとしたセンサチップの占有面積の程度まで磁気プローブを小型化することができる。 In order to solve this problem, it is desirable to make the magnetic probe provided with the application coil and the magnetic sensor as small as possible. In particular, when an MR element or MI element is used as the magnetic sensor, the sensor chips constituting the MR element or MI element can be arranged vertically due to the configuration, so that the sensor chip can be arranged vertically. The magnetic probe can be downsized to the extent of the occupied area of the vertically installed sensor chip.

特開2005−164442号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-164442 特開平10−239283号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-239283 特開2006−030004号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-030004

日本非破壊検査協会、"渦電流探傷試験 I"、pp.32-43Japan Nondestructive Inspection Association, "Eddy Current Testing I", pp.32-43 Y. Matsunaga、 R. Isshiki、 Y. Nakamura、 K. Sakai、 T. Kiwa、 K. Tsukada、 "Application of a HTS coil with a magnetic sensor to nondestructive testing using a low-frequency magnetic field"、 IEEE Transactions on Applied Superconductivity、 vol. 27、 1800304(2017)Y. Matsunaga, R. Isshiki, Y. Nakamura, K. Sakai, T. Kiwa, K. Tsukada, "Application of a HTS coil with a magnetic sensor to nondestructive testing using a low-frequency magnetic field", IEEE Transactions on Applied Superconductivity, vol. 27, 1800304 (2017)

き裂を有するダミー被検査体として、厚さ19mmの鋼板(SM材)の表面に、幅1mm、長さ30mmの貫通したスリット状の傷を人工的に形成したものを用い、このダミー被検査体に設けた傷を横断させて磁気プローブのラインスキャンニングを行った場合には、図10に示す信号強度のグラフが得られる。すなわち、磁気プローブから出力された信号は、図10の横軸の15mmの位置に設けている傷に近づくにつれて信号強度の変化が大きくなり、傷から離れるにつれて信号強度の変化が小さくなり、元の信号強度に近い強度となっている。 As a dummy inspected body having cracks, a dummy inspected body having a slit-shaped scratch having a width of 1 mm and a length of 30 mm artificially formed on the surface of a steel plate (SM material) having a thickness of 19 mm is used. When line scanning of the magnetic probe is performed across a wound provided on the body, a graph of signal intensity shown in FIG. 10 can be obtained. That is, the signal output from the magnetic probe has a large change in signal strength as it approaches the scratch provided at the position of 15 mm on the horizontal axis in FIG. 10, and the change in signal strength becomes smaller as it moves away from the scratch, and the original The strength is close to the signal strength.

ここで、磁気プローブを構成している印加コイルは、最内側の寸法を2.3mm×2.3mmの四角状として32巻きとしたコイルとし、磁気センサとしてはトンネル型MR素子を用い、トンネル型MR素子を印加コイルの中心軸線上に配置している。印加コイルには、100Hzの交流電流を流して交流磁場を生成している。 Here, the applied coil constituting the magnetic probe is a coil in which the innermost dimension is a square shape of 2.3 mm × 2.3 mm and has 32 turns, and a tunnel type MR element is used as the magnetic sensor, and a tunnel type MR element is used. Is arranged on the central axis of the application coil. An alternating current of 100 Hz is passed through the applied coil to generate an alternating magnetic field.

図10に示すように、得られる信号では、全体の信号強度が大きく、その中での強度変化が生じることとなっているため、強度変化が不明瞭となりやすい。特に、全体の信号強度は、強磁性体であるサンプル体に磁場を印加したことによって生じるサンプル体の磁化にともなう信号である。したがって、サンプル体の磁化の影響を小さくするために低い周波数の磁場を印加することとした場合には、サンプル体に発生する渦電流の信号も小さくなるため、渦電流が生成する磁場の検出が困難となっている。 As shown in FIG. 10, in the obtained signal, the overall signal strength is large, and the strength change occurs in the signal strength, so that the strength change tends to be unclear. In particular, the overall signal strength is a signal associated with the magnetization of the sample body generated by applying a magnetic field to the sample body which is a ferromagnet. Therefore, when a low frequency magnetic field is applied to reduce the influence of the magnetization of the sample body, the signal of the eddy current generated in the sample body is also small, so that the magnetic field generated by the eddy current can be detected. It has become difficult.

本発明者は、このような現状に鑑み、より精度良く被検査体に生じたき裂の検出を可能とするために研究開発を行う中で、本発明を成すに至ったものである。 In view of this situation, the present inventor has come up with the present invention while conducting research and development in order to enable more accurate detection of cracks generated in an inspected object.

本発明の渦電流探傷法では、印加コイルと磁気センサとを備えた磁気プローブで被検査体をラインスキャニングすることで被検査体を検査する渦電流探傷法において、磁気センサは、印加コイルの中心軸と平行な磁場成分を検出することとし、磁気センサから出力された信号から同相成分及び虚数成分を計測し、初期設定した基準同相成分及び基準虚数成分を差し引いて差分同相成分及び差分虚数成分として、この差分同相成分及び差分虚数成分を用いて解析を行うことで被検査体に生じたき裂を検出するものである。 In the eddy current flaw detection method of the present invention, in the eddy current flaw detection method in which the object to be inspected is inspected by line scanning the object to be inspected with a magnetic probe provided with an applied coil and a magnetic sensor, the magnetic sensor is the center of the applied coil. The magnetic field component parallel to the axis is detected, the in-phase component and the imaginary component are measured from the signal output from the magnetic sensor, and the initially set reference in-phase component and the reference imaginary component are subtracted to obtain the difference in-phase component and the difference imaginary component. , The crack generated in the inspected object is detected by performing the analysis using the difference in-phase component and the difference imaginary component.

さらに、本発明の渦電流探傷法では、以下の点にも特徴を有するものである。
(1)基準同相成分及び基準虚数成分は、被検査体で欠陥がない領域で計測した同相成分及び虚数成分、あるいは任意に設定した同相成分及び虚数成分であること。
(2)磁気センサを印加コイルの中心軸とコイル辺との間に配置していること。
Further, the eddy current flaw detection method of the present invention is also characterized in the following points.
(1) The reference in-phase component and the reference imaginary component are the in-phase component and the imaginary component measured in the region where there is no defect in the inspected object, or the in-phase component and the imaginary component arbitrarily set.
(2) The magnetic sensor is placed between the central axis of the applied coil and the coil side.

また、本発明の渦電流探傷装置では、印加コイルと磁気センサとを備えた磁気プローブと、印加コイルに交流電流を供給する電源と、磁気センサの出力信号から同相成分及び虚数成分を計測する成分計測器と、この成分計測器で得られた同相成分及び虚数成分を用いて解析を行う解析器とを有する渦電流探傷装置において、磁気センサは、印加コイルの中心軸と平行な磁場成分を検出し、解析器では、成分計測器で得られた同相成分及び虚数成分から、初期設定した基準同相成分及び基準虚数成分を差し引いて差分同相成分及び差分虚数成分とし、この差分同相成分及び差分虚数成分を用いて解析を行うものである。 Further, in the eddy current flaw detector of the present invention, a magnetic probe provided with an application coil and a magnetic sensor, a power source for supplying an AC current to the application coil, and a component for measuring in-phase components and imaginary components from the output signal of the magnetic sensor. In a vortex current flaw detector having a measuring instrument and an analyzer that performs analysis using in-phase components and imaginary components obtained by this component measuring instrument, a magnetic sensor detects a magnetic field component parallel to the central axis of the applied coil. Then, in the analyzer, the initially set reference in-phase component and reference imaginary component are subtracted from the in-phase component and imaginary component obtained by the component measuring instrument to obtain the difference in-phase component and the difference imaginary component, and the difference in-phase component and the difference imaginary component are obtained. Is used for analysis.

さらに、本発明の渦電流探傷装置では、以下の点にも特徴を有するものである。
(1)基準同相成分及び基準虚数成分は、被検査体で欠陥がない領域で計測した同相成分及び虚数成分、あるいは任意に設定した同相成分及び虚数成分であること。
(2)磁気センサは、印加コイルの中心軸とコイル辺との間に配置して、中心軸と平行な磁場成分を検出すること。
(3)磁気プローブには、磁気センサを複数配設していること。
(4)印加コイルの中心軸を含む対称面に対して対称に磁気センサを配置していること。
(5)磁気プローブを着脱自在に装着可能としたアダプターに複数の磁気プローブを装着すること。
Further, the eddy current flaw detector of the present invention is also characterized in the following points.
(1) The reference in-phase component and the reference imaginary component are the in-phase component and the imaginary component measured in the region where there is no defect in the inspected object, or the in-phase component and the imaginary component arbitrarily set.
(2) The magnetic sensor shall be placed between the central axis of the applied coil and the coil side to detect the magnetic field component parallel to the central axis.
(3) A plurality of magnetic sensors are arranged on the magnetic probe.
(4) The magnetic sensors are arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry including the central axis of the applied coil.
(5) Attach multiple magnetic probes to the adapter that allows the magnetic probes to be attached and detached.

本発明によれば、あらかじめき裂のない健全な領域で計測した同相成分と虚数成分あるいは、任意に設定した同相成分と虚数成分を初期値として、計測した同相成分と虚数成分から差し引くことにより、強磁性体の磁化信号の影響を低減してき裂による信号変化を抽出することができる。 According to the present invention, the in-phase component and the imaginary component measured in a healthy region without cracks in advance, or the in-phase component and the imaginary component set arbitrarily are subtracted from the measured in-phase component and the imaginary component as initial values. It is possible to reduce the influence of the magnetization signal of the ferromagnet and extract the signal change due to the crack.

渦電流探傷装置の説明図である。It is explanatory drawing of the eddy current flaw detector. 本発明に係る渦電流探傷法で得られる信号強度のグラフである。It is a graph of the signal strength obtained by the eddy current flaw detection method which concerns on this invention. 本発明に係る渦電流探傷装置の磁気プローブの説明図である。It is explanatory drawing of the magnetic probe of the eddy current flaw detector which concerns on this invention. 本発明に係る渦電流探傷装置でダミー被検査体をラインスキャンニングして得られた信号強度のグラフである。It is a graph of the signal intensity obtained by line scanning the dummy inspected object by the eddy current flaw detector according to the present invention. 本発明に係る渦電流探傷装置の磁気プローブの説明図である。It is explanatory drawing of the magnetic probe of the eddy current flaw detector which concerns on this invention. 本発明に係る渦電流探傷装置でダミー被検査体をラインスキャンニングして得られた信号強度のグラフである。It is a graph of the signal intensity obtained by line scanning the dummy inspected object by the eddy current flaw detector according to the present invention. 本発明に係る渦電流探傷装置の磁気プローブの説明図である。It is explanatory drawing of the magnetic probe of the eddy current flaw detector which concerns on this invention. 本発明に係る渦電流探傷装置でダミー被検査体をラインスキャンニングして得られた信号強度のグラフである。It is a graph of the signal intensity obtained by line scanning the dummy inspected object by the eddy current flaw detector according to the present invention. 本発明に係る渦電流探傷装置の磁気プローブの使用形態の説明図である。It is explanatory drawing of the usage form of the magnetic probe of the eddy current flaw detector which concerns on this invention. 従来の渦電流探傷装置でダミー被検査体をラインスキャンニングして得られた信号強度のグラフである。It is a graph of the signal strength obtained by line scanning a dummy inspected object with a conventional eddy current flaw detector.

本発明の渦電流探傷装置は、図1に示すように、印加コイルと磁気センサとを備えた磁気プローブ2−1と、磁気プローブ2−1の磁気センサから出力された信号を調整する磁気センサ用回路5と、磁気センサの出力信号から同相成分及び虚数成分を計測する成分計測器としてのロックインアンプ6と、ロックインアンプ6で検出された同相成分及び虚数成分を用いて解析を行う解析器7と、磁気プローブ2−1の印加コイルに交流電流を供給する電源8とを有している。なお、磁気センサ用回路5はロックインアンプ6と組み合わせて成分計測器としてもよい。図1中、符号9は、被検査体であり、説明の便宜上、平板状とした被検査体9はX−Y平面上に位置させ、被検査体9の法線方向をZ軸方向としている。 As shown in FIG. 1, the eddy current flaw detector of the present invention includes a magnetic probe 2-1 including an application coil and a magnetic sensor, and a magnetic sensor that adjusts a signal output from the magnetic sensor of the magnetic probe 2-1. Analysis using the circuit 5 and the lock-in amplifier 6 as a component measuring instrument for measuring the in-phase component and the imaginary component from the output signal of the magnetic sensor, and the in-phase component and the imaginary component detected by the lock-in amplifier 6. It has a device 7 and a power supply 8 that supplies an AC current to the application coil of the magnetic probe 2-1. The magnetic sensor circuit 5 may be used as a component measuring instrument in combination with the lock-in amplifier 6. In FIG. 1, reference numeral 9 is an inspected object, and for convenience of explanation, the flat inspected object 9 is positioned on the XY plane, and the normal direction of the inspected object 9 is the Z-axis direction. ..

磁気プローブ2−1の構成については、詳しくは後述するが、磁気センサは、印加コイルの中心軸と平行な磁場成分を検出することとしている。磁気センサとしては、トンネル型MR素子、異方性MR素子や巨大MR素子、MI素子等を用いることができる。本実施形態では、トンネル型MR素子を用いている。印加コイルの中心軸は、Z軸と平行としている。 The configuration of the magnetic probe 2-1 will be described in detail later, but the magnetic sensor detects a magnetic field component parallel to the central axis of the applied coil. As the magnetic sensor, a tunnel type MR element, an anisotropic MR element, a giant MR element, an MI element, or the like can be used. In this embodiment, a tunnel type MR element is used. The central axis of the applied coil is parallel to the Z axis.

印加コイルに交流電流を供給する電源8は、供給している交流電流の周波数等の情報をロックインアンプ6に入力し、ロックインアンプ6では入力された情報に基づいて磁気センサ用回路5から入力された信号の検波を行い、同相成分及び虚数成分を計測している。なお、ロックインアンプ6を用いるのではなく、解析機7で磁気センサ用回路5の出力信号に対して高速フーリエ変換を実行して、同相成分と虚数成分を特定してもよい。 The power supply 8 that supplies an alternating current to the applied coil inputs information such as the frequency of the supplied alternating current to the lock-in amplifier 6, and the lock-in amplifier 6 starts from the magnetic sensor circuit 5 based on the input information. The input signal is detected and the in-phase component and the imaginary component are measured. Instead of using the lock-in amplifier 6, the analyzer 7 may perform a fast Fourier transform on the output signal of the magnetic sensor circuit 5 to identify in-phase components and imaginary components.

解析機7は、本実施形態ではパーソナルコンピュータであって、ロックインアンプ6で得られた同相成分及び虚数成分から、初期設定した基準同相成分及び基準虚数成分を差し引いて差分同相成分及び差分虚数成分とし、この差分同相成分及び差分虚数成分を用いて解析を行っている。 The analyzer 7 is a personal computer in the present embodiment, and the difference in-phase component and the difference imaginary number component are obtained by subtracting the initially set reference in-phase component and the reference imaginary number component from the in-phase component and the imaginary number component obtained by the lock-in amplifier 6. Then, the analysis is performed using the difference in-phase component and the difference imaginary number component.

初期設定した基準同相成分及び基準虚数成分は、あらかじめ解析機7の所定の記憶領域に記憶させている。基準同相成分及び基準虚数成分は、被検査体で欠陥がない領域で計測した同相成分及び虚数成分を用いることができ、渦電流探傷装置による検査の開始当初に、初期設定モードとして、被検査体で欠陥がない領域で計測した同相成分及び虚数成分を計測して、設定することができる。あるいは、任意に設定した同相成分及び虚数成分とすることもできる。 The initially set reference in-phase component and reference imaginary component are stored in advance in a predetermined storage area of the analyzer 7. As the reference in-phase component and the reference imaginary component, the in-phase component and the imaginary component measured in the region where there is no defect in the inspected object can be used, and the inspected object is set as the initial setting mode at the beginning of the inspection by the eddy current flaw detector. It is possible to measure and set the in-phase component and the imaginary component measured in the region where there is no defect. Alternatively, it may be an arbitrarily set in-phase component and imaginary component.

以下において、上述の[発明が解決しようとする課題]の項で説明したダミー被検査体、すなわち、厚さ19mmの鋼板(SM材)であって、この鋼板の表面に、き裂に模した幅1mm、長さ30mmの貫通したスリット状の傷を形成したダミー被検査体を用いて、本発明の渦電流探傷法を説明する。 In the following, the dummy inspected body described in the above-mentioned [Problems to be Solved by the Invention], that is, a steel plate (SM material) having a thickness of 19 mm, is imitated as a crack on the surface of the steel plate. The eddy current flaw detection method of the present invention will be described using a dummy inspected body having a slit-shaped scratch having a width of 1 mm and a length of 30 mm.

ダミー被検査体に対して、上述した渦電流探傷装置の磁気プローブによるラインスキャンニングを行う際には、ラインスキャンニングの最初の一点目の計測データを用いて基準同相成分及び基準虚数成分を初期設定する。基準同相成分及び基準虚数成分の初期設定後、それ以降に計測して得た計測データの同相成分及び虚数成分から基準同相成分及び基準虚数成分を差し引いて差分同相成分及び差分虚数成分とする。この差分同相成分及び差分虚数成分を用いて得られる信号強度のグラフは、図2にようになる。 When performing line scanning with the magnetic probe of the eddy current flaw detector described above for the dummy object to be inspected, the reference common mode component and the reference imaginary component are initially initialized using the measurement data of the first point of the line scanning. Set. After the initial setting of the reference in-phase component and the reference imaginary number component, the reference in-phase component and the reference imaginary number component are subtracted from the in-phase component and the imaginary number component of the measurement data obtained after that to obtain the difference in-phase component and the difference imaginary number component. The graph of the signal strength obtained by using the difference in-phase component and the difference imaginary component is as shown in FIG.

図2に示すように、図2の横軸の15mmの位置に存在している傷に近づいてくると信号強度が大きくなり、傷の直上では信号が基線に戻ってきている。さらに、傷から離れるにつれて信号強度が大きくなり、その後、減衰して基線に戻ってきている。このように、計測した同相成分及び虚数成分から基準同相成分及び基準虚数成分をそれぞれ差し引くことにより、強磁性体の磁化信号の影響を低減して、傷に起因する信号変化を抽出することができる。すなわち、傷の確実な検出を可能とすることができる。 As shown in FIG. 2, the signal strength increases as it approaches the scratch existing at the position of 15 mm on the horizontal axis of FIG. 2, and the signal returns to the baseline immediately above the scratch. Furthermore, the signal strength increases as the distance from the scratch increases, and then it attenuates and returns to the baseline. By subtracting the reference in-phase component and the reference imaginary component from the measured in-phase component and the reference imaginary component, respectively, the influence of the magnetization signal of the ferromagnet can be reduced and the signal change due to the scratch can be extracted. .. That is, it is possible to reliably detect scratches.

なお、図2においては、傷の存在を示す信号変化が約20mm程度の幅が広い変化となっており、しかも、傷の直上では信号が元の基線の信号強度近くに戻っている。 In FIG. 2, the signal change indicating the presence of a scratch is a wide change of about 20 mm, and the signal returns to near the signal strength of the original baseline immediately above the scratch.

図2のグラフが得られた信号強度の計測の際には、磁気プローブにおいて、磁気センサを印加コイルの中心軸線上に配置していた。これに対して、図3に示すように、磁気センサを印加コイルの中心軸線上から外し、印加コイル1−1の中心軸とコイル辺との間に配置してみた。コイル辺とは、閉ループを構成しているコイルの一部である。 When measuring the signal strength from which the graph of FIG. 2 was obtained, the magnetic sensor was arranged on the central axis of the applied coil in the magnetic probe. On the other hand, as shown in FIG. 3, the magnetic sensor was removed from the central axis of the applied coil and placed between the central axis of the applied coil 1-1 and the coil side. The coil side is a part of the coil that constitutes the closed loop.

ここで、本実施形態では、印加コイル1−1は、最内側の寸法を7mm×2.3mmの四角状として巻き数30のコイルとして、磁気プローブ2−1の先端側に配設している。印加コイル1−1は、適宜の配線を介して電源8に接続している。印加コイル1−1の形状は四角でなくても円形あるいは楕円であってもよく、閉ループの形状をしていればよい。 Here, in the present embodiment, the applied coil 1-1 is arranged on the tip end side of the magnetic probe 2-1 as a coil having a number of turns of 30 and a square shape having an innermost dimension of 7 mm × 2.3 mm. The application coil 1-1 is connected to the power supply 8 via appropriate wiring. The shape of the applied coil 1-1 may be circular or elliptical instead of square, and may have a closed loop shape.

磁気センサ4−1は、本実施形態ではトンネル型MR素子であって、印加コイル1−1の中心軸から離れた位置、望ましくは、印加コイル1−1の中心軸らコイル辺までの距離の1/2以上離した方がよい。 The magnetic sensor 4-1 is a tunnel type MR element in the present embodiment, and is a position away from the central axis of the applied coil 1-1, preferably a distance from the central axis of the applied coil 1-1 to the coil side. It is better to separate by 1/2 or more.

本実施形態では、磁気センサ4−1は、磁気センサ用実装基板3−1の上に実装されて、磁気プローブ2−1内に配設している。図3中、符号S−1は、磁気センサ用実装基板3−1とセンサ配線T−1とを接続するソケットである。センサ配線T−1は、適宜の配線を介して磁気センサ用回路5に接続している。 In the present embodiment, the magnetic sensor 4-1 is mounted on the magnetic sensor mounting substrate 3-1 and arranged in the magnetic probe 2-1. In FIG. 3, reference numeral S-1 is a socket for connecting the magnetic sensor mounting board 3-1 and the sensor wiring T-1. The sensor wiring T-1 is connected to the magnetic sensor circuit 5 via appropriate wiring.

図3の構成とした磁気プローブ2−1を用いて、ダミー被検査体に対してラインスキャンニングして得られた信号強度のグラフを図4に示す。ここで、ラインスキャンニングの最初の一点目の計測データを用いて基準同相成分及び基準虚数成分を初期設定している。また、印加コイル1−1には、100Hzの交流電流を流して交流磁場を生成している。 FIG. 4 shows a graph of the signal intensity obtained by line scanning the dummy inspected object using the magnetic probe 2-1 having the configuration shown in FIG. Here, the reference in-phase component and the reference imaginary component are initially set using the measurement data of the first point of line scanning. Further, an alternating current of 100 Hz is passed through the applied coil 1-1 to generate an alternating magnetic field.

図4に示すように、横軸の15mmの位置に存在している傷の近くに信号のピークが得られ、しかも、その変化幅を5mm程度とシャープな信号変化とすることができた。 As shown in FIG. 4, a signal peak was obtained near a scratch existing at a position of 15 mm on the horizontal axis, and the change width could be a sharp signal change of about 5 mm.

磁気プローブの印加コイル内に配設する磁気センサは、一つとする場合だけでなく、複数とすることもできる。特に、図5に示すように、印加コイル1−2の中心軸を含む対称面に対して対称に磁気センサ4−2,4−3を配置することもできる。 The number of magnetic sensors arranged in the application coil of the magnetic probe is not limited to one, but may be multiple. In particular, as shown in FIG. 5, the magnetic sensors 4-2 and 4-3 can be arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry including the central axis of the applied coil 1-2.

ここでも、印加コイル1−2は、最内側の寸法を7mm×2.3mmの四角状として巻き数30のコイルとして、磁気プローブ2−2の先端側に配設している。印加コイル1−2は、適宜の配線を介して電源8に接続している。印加コイル1−2の形状は四角でなくても円形あるいは楕円であってもよく、閉ループの形状をしていればよい。 Here, too, the applied coil 1-2 is arranged on the tip side of the magnetic probe 2-2 as a coil having a number of turns of 30 with the innermost dimension being a square of 7 mm × 2.3 mm. The application coil 1-2 is connected to the power supply 8 via appropriate wiring. The shape of the applied coil 1-2 may be circular or elliptical instead of square, and may have a closed loop shape.

磁気センサ4−2,4−3は、本実施形態ではトンネル型MR素子であって、印加コイル1−2の中心軸から離れた位置、望ましくは、印加コイル1−2の中心軸らコイル辺までの距離の1/2以上であって、印加コイル1−2の中心軸を含む面を対称面として対象に、特に、印加コイル1−2の中心軸を対称軸として線対称に配設している。本実施形態では、2つの磁気センサ4−2,4−3は、約5mm離している。 The magnetic sensors 4-2 and 4-3 are tunnel-type MR elements in the present embodiment, and are located away from the central axis of the applied coil 1-2, preferably the coil side from the central axis of the applied coil 1-2. The plane including the central axis of the applied coil 1-2, which is more than 1/2 of the distance to the coil 1-2, is targeted as the plane of symmetry. ing. In this embodiment, the two magnetic sensors 4-2 and 4-3 are separated by about 5 mm.

本実施形態でも、磁気センサ4−2,4−3は、それぞれ磁気センサ用実装基板3−2,3−3の上に実装されて、磁気プローブ2−2内に配設している。図5中、符号S−2は、磁気センサ用実装基板3−2とセンサ配線T−2とを接続するソケットであり、符号S−3は、磁気センサ用実装基板3−3とセンサ配線T−3とを接続するソケットである。センサ配線T−2,T−3は、それぞれ適宜の配線を介して磁気センサ用回路5に接続している。 Also in this embodiment, the magnetic sensors 4-2 and 4-3 are mounted on the magnetic sensor mounting substrates 3-2 and 3-3, respectively, and arranged in the magnetic probe 2-2. In FIG. 5, reference numeral S-2 is a socket for connecting the magnetic sensor mounting board 3-2 and the sensor wiring T-2, and reference numeral S-3 is the magnetic sensor mounting board 3-3 and the sensor wiring T. It is a socket to connect with -3. The sensor wirings T-2 and T-3 are connected to the magnetic sensor circuit 5 via appropriate wirings, respectively.

図5の構成とした磁気プローブ2−2を用いて、ダミー被検査体に対してラインスキャンニングして得られた信号強度のグラフを図6に示す。ここで、ラインスキャンニングの最初の一点目の計測データを用いて基準同相成分及び基準虚数成分を初期設定している。また、印加コイル1−2には、100Hzの交流電流を流して交流磁場を生成している。 FIG. 6 shows a graph of the signal strength obtained by line scanning the dummy inspected object using the magnetic probe 2-2 having the configuration shown in FIG. Here, the reference in-phase component and the reference imaginary component are initially set using the measurement data of the first point of line scanning. Further, an alternating current of 100 Hz is passed through the applied coil 1-2 to generate an alternating magnetic field.

図6に示すように、2つの磁気センサ4−2,4−3は、まったく同様の結果が得られており、横軸の15mmの位置に存在している傷による得られた一つの信号ピークは急峻で半値幅約2.5mmが得られている。 As shown in FIG. 6, the two magnetic sensors 4-2 and 4-3 obtained exactly the same results, and one signal peak obtained by a scratch existing at a position of 15 mm on the horizontal axis. Is steep and has a half-value width of about 2.5 mm.

本実施形態では、2つの磁気センサ4−2,4−3は約5mm離れているので、図6に示される2つのピークは約5mm離れている。半値幅は、磁気センサ4−2,4−3の間距離より小さいので、ラインスキャンニングした時にそれぞれ独立してき裂を検出できていることを示している。この結果は、仮に傷が2つ以上近接して存在した場合にも、半値幅2.5mm以上離れていれば、きれいに分離して検出できることを示している。 In the present embodiment, the two magnetic sensors 4-2 and 4-3 are separated by about 5 mm, so that the two peaks shown in FIG. 6 are separated by about 5 mm. Since the full width at half maximum is smaller than the distance between the magnetic sensors 4-2 and 4-3, it indicates that cracks can be detected independently when line scanning is performed. This result shows that even if two or more scratches are present close to each other, they can be clearly separated and detected if the half width is 2.5 mm or more apart.

本発明の渦電流探傷装置における磁気プローブの大きさは、印加コイルの大きさに規制されるので、2チャンネルの磁気プローブを実現するために、あえて1つの印加コイルと1つの磁気センサの組み合わせからなる磁気センサプローブを2個設けて2チャンネルとするのではなく、図5に示すように、1つの印加コイルと2つの磁気センサとで2チャンネル化し、小さな磁気プローブを実現することができる。 Since the size of the magnetic probe in the eddy current flaw detector of the present invention is restricted by the size of the applied coil, in order to realize a two-channel magnetic probe, one dare to combine one applied coil and one magnetic sensor. As shown in FIG. 5, it is possible to realize a small magnetic probe by forming two channels with one application coil and two magnetic sensors, instead of providing two magnetic sensor probes.

図5に示した磁気プローブ2−2では、印加コイル1−2の中心軸を含む対称面に対して対称に配置した磁気センサ4−2,4−3は、2つの磁気センサ4−2,4−3の中間に印加コイル1−2の中心軸を位置させて配置しているが、変容例として、例えば、図7に示すように、印加コイル1−3の中心軸を含む対称面に対して対称に2つの磁気センサ4−4,4−5を配設してもよい。 In the magnetic probe 2-2 shown in FIG. 5, the magnetic sensors 4-2 and 4-3 arranged symmetrically with respect to the plane of symmetry including the central axis of the applied coil 1-2 are two magnetic sensors 4-2, The central axis of the applied coil 1-2 is positioned in the middle of 4-3, but as an example of transformation, for example, as shown in FIG. 7, on a plane of symmetry including the central axis of the applied coil 1-3. On the other hand, two magnetic sensors 4-4 and 4-5 may be arranged symmetrically.

ここで、印加コイル1−3は、最内側の寸法を7mm×2.3mmの四角状として巻き数30のコイルとして、磁気プローブ2−3の先端側に配設している。印加コイル1−3は、適宜の配線を介して電源8に接続している。印加コイル1−3の形状は四角でなくても円形あるいは楕円であってもよく、閉ループの形状をしていればよい。 Here, the applied coil 1-3 is arranged on the tip side of the magnetic probe 2-3 as a coil having a number of turns of 30 with the innermost dimension being a square of 7 mm × 2.3 mm. The application coils 1-3 are connected to the power supply 8 via appropriate wiring. The shape of the applied coil 1-3 may be circular or elliptical instead of square, and may be in the shape of a closed loop.

磁気センサ4−4,4−5は、本実施形態でもはトンネル型MR素子であって、印加コイル1−3の中心軸から離れた位置、望ましくは、印加コイル1−2の中心軸らコイル辺までの距離の1/2以上であって、印加コイル1−3の中心軸を含む面を対称面として対象にに配設している。特に、本実施形態では、2つの磁気センサ4−4,4−5の中間に印加コイル1−3の中心軸が位置する配置とはしていない。 The magnetic sensors 4-4 and 4-5 are tunnel-type MR elements in the present embodiment as well, and are located at a position away from the central axis of the applied coil 1-3, preferably a coil from the central axis of the applied coil 1-2. The planes that are more than half the distance to the sides and include the central axis of the applied coils 1-3 are symmetrically arranged. In particular, in the present embodiment, the central axis of the applied coil 1-3 is not arranged between the two magnetic sensors 4-4 and 4-5.

本実施形態でも、磁気センサ4−4,4−5は、それぞれ磁気センサ用実装基板3−4,3−5の上に実装されて、磁気プローブ2−3内に配設している。図7中、符号S−4は、磁気センサ用実装基板3−4とセンサ配線T−4とを接続するソケットであり、符号S−5は、磁気センサ用実装基板3−5とセンサ配線T−5とを接続するソケットである。センサ配線T−4,T−5は、それぞれ適宜の配線を介して磁気センサ用回路5に接続している。 Also in this embodiment, the magnetic sensors 4-4 and 4-5 are mounted on the magnetic sensor mounting substrates 3-4 and 3-5, respectively, and are arranged in the magnetic probe 2-3. In FIG. 7, reference numeral S-4 is a socket for connecting the magnetic sensor mounting board 3-4 and the sensor wiring T-4, and reference numeral S-5 is the magnetic sensor mounting board 3-5 and the sensor wiring T. It is a socket for connecting to -5. The sensor wirings T-4 and T-5 are connected to the magnetic sensor circuit 5 via appropriate wirings, respectively.

図7の構成とした磁気プローブ2−3を用いて、ダミー被検査体に対してラインスキャンニングして得られた信号強度のグラフを図8に示す。本実施形態では、基準同相成分及び基準虚数成分として、ラインスキャンニングの最初の一点目の計測データから得られる同相成分及び虚数成分を用いるのではなく、2つの磁気センサ4−4,4−5のうち、一方の磁気センサに対して他方の磁気センサから得られる基準同相成分及び基準虚数成分を同相成分及び虚数成分としている。すなわち、各磁気センサ4−4,4−5で得られた磁気信号の同相成分及び虚数成分の差し引きを行うことで差分同相成分及び差分虚数成分を計測している。 FIG. 8 shows a graph of the signal intensity obtained by line scanning the dummy inspected object using the magnetic probes 2-3 having the configuration shown in FIG. 7. In the present embodiment, the two magnetic sensors 4-4, 4-5 are used as the reference in-phase component and the reference imaginary number component instead of using the in-phase component and the imaginary number component obtained from the measurement data of the first point of line scanning. Of these, the reference in-phase component and the reference imaginary component obtained from the other magnetic sensor with respect to one magnetic sensor are defined as the in-phase component and the imaginary component. That is, the difference in-phase component and the difference imaginary number component are measured by subtracting the in-phase component and the imaginary number component of the magnetic signal obtained by each of the magnetic sensors 4-4 and 4-5.

図7の構成とした磁気プローブ2−3では、磁気センサ4−4,4−5が隣り合っていることで、差分同相成分及び差分虚数成分を計測することは、微分信号に近いものが得られることになる。特に、鋼板などの強磁性体を計測した時に問題となる磁気雑音がなくなり、欠陥のあるところだけ信号変化が得られる特徴がある。 In the magnetic probe 2-3 having the configuration shown in FIG. 7, since the magnetic sensors 4-4 and 4-5 are adjacent to each other, it is possible to measure the difference in-phase component and the difference imaginary component in a manner close to a differential signal. Will be. In particular, there is a feature that magnetic noise, which is a problem when measuring a ferromagnetic material such as a steel plate, is eliminated, and a signal change can be obtained only where there is a defect.

上記のように構成した磁気プローブ2−1,2−2,2−3を用いて渦電流探傷法による検査を行う場合には、磁気プローブのラインスキャニングを安定して行えるように、適宜のアダプターあるいは操作アームに磁気プローブを装着して使用してもよい。 When inspecting by the eddy current flaw detection method using the magnetic probes 2-1, 2-2, 2-3 configured as described above, an appropriate adapter is used so that the line scanning of the magnetic probe can be performed stably. Alternatively, a magnetic probe may be attached to the operation arm for use.

図10には、道路橋に使用されている鉄鋼製の鋼床版11にUリブ12を溶接している溶接部13の検査に使用する場合を示している。 FIG. 10 shows a case where it is used for inspection of a welded portion 13 in which a U rib 12 is welded to a steel slab 11 made of steel used for a road bridge.

道路橋では道路の舗装面の下に鉄鋼製の鋼床版11が敷かれており、この鋼床版11の下面に鉄鋼製のUリブ12を溶接して、支持構造を構成している。道路橋を荷重のある車が頻繁に通過すると、その荷重移動によって生じる振動によって、Uリブ12と鋼床版11とを溶接している溶接部13にき裂が発生しやすい。 In a road bridge, a steel slab 11 made of steel is laid under the pavement surface of the road, and a steel U-rib 12 is welded to the lower surface of the steel slab 11 to form a support structure. When a loaded vehicle frequently passes through a road bridge, cracks are likely to occur in the welded portion 13 that welds the U-rib 12 and the steel deck 11 due to the vibration generated by the load transfer.

さらに、溶接部13における溶接ビードは幅を持っているため、1つの磁気プローブだけでは、磁気プローブに設けている印加コイルの面積が溶接ビードの表面と比較して小さいため、何回もラインスキャニングを行う必要がある。 Further, since the weld bead in the welded portion 13 has a width, the area of the applied coil provided on the magnetic probe is smaller than the surface of the weld bead with only one magnetic probe, so that line scanning is performed many times. Need to be done.

そこで、図10に示すように、磁気プローブが装着されるアダプター10には、複数の磁気プローブ2−4,2−5,2−6を着脱自在に装着可能として、複数の磁気プローブ2−4,2−5,2−6を一度にラインスキャニングさせることで、検査時間を短縮することができる。 Therefore, as shown in FIG. 10, a plurality of magnetic probes 2-4, 2-5, 2-6 can be detachably attached to the adapter 10 to which the magnetic probes are mounted, and the plurality of magnetic probes 2-4 can be attached and detached. By line-scanning 2, 2-5, 2-6 at a time, the inspection time can be shortened.

本実施形態のアダプター10は、溶接部を中心とする円弧形状の基体を有し、この基体には、円周方向に所定間隔で磁気プローブ2−4,2−5,2−6を挿入する貫通穴を設けている。 The adapter 10 of the present embodiment has an arc-shaped substrate centered on a welded portion, and magnetic probes 2-4,2-5,2-6 are inserted into the substrate at predetermined intervals in the circumferential direction. A through hole is provided.

各磁気プローブ2−4,2−5,2−6は、アダプター10の貫通穴に挿入するだけで装着可能としており、図10に示すように3つの磁気プローブ2−4,2−5,2−6を装着し、かつ各磁気プローブ2−4,2−5,2−6を図5に示し磁気プローブ2−2のように2つの磁気センサ4−2,4−3を設けた磁気プローブとすることで、6チャンネルの磁気センサアレイを実現することができる。 Each magnetic probe 2-4,2-5,2-6 can be mounted by simply inserting it into the through hole of the adapter 10, and as shown in FIG. 10, three magnetic probes 2-4,2-5,2 A magnetic probe equipped with -6 and each magnetic probe 2-4, 2-5, 2-6 is shown in FIG. 5 and provided with two magnetic sensors 4-2, 4-3 as in the magnetic probe 2-2. By doing so, a 6-channel magnetic sensor array can be realized.

本実施形態では、アダプター10はプラスチック製としており、アダプター10の端部には、鋼床版11またはUリブ12と接して転動する転動ローラRを設けていることで、溶接部13の延伸方向に沿って容易に移動させることができ、安定してラインスキャニングを行うことができる。 In the present embodiment, the adapter 10 is made of plastic, and a rolling roller R that rolls in contact with the steel plate 11 or the U rib 12 is provided at the end of the adapter 10, so that the welded portion 13 is formed. It can be easily moved along the stretching direction, and line scanning can be performed stably.

アダプター10は、検査箇所の形状に合わせて適宜の形状としてよく、磁気プローブと検査装置には変更を加えることなく、様々な箇所に対応して検査することができる。 The adapter 10 may have an appropriate shape according to the shape of the inspection location, and can inspect various locations without changing the magnetic probe and the inspection device.

本発明は、金属性の構造物に生じるき裂などの欠陥を渦電流探傷法で検出する検査に広く用いることができ、特に従来困難であった鉄鋼製の構造物、たとえば橋梁やビル、工場プラント、発電設備、鉄道など幅広い分野での構造物の検査に応用ができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be widely used for inspections for detecting defects such as cracks in metallic structures by an eddy current flaw detection method, and is particularly difficult for conventional steel structures such as bridges, buildings, and factories. It can be applied to the inspection of structures in a wide range of fields such as plants, power generation equipment, and railways.

1−1 印加コイル
1−2 印加コイル
1−3 印加コイル
2−1 磁気プローブ
2−2 磁気プローブ
2−3 磁気プローブ
2−4 磁気プローブ
2−5 磁気プローブ
2−6 磁気プローブ
3−1 磁気センサ用実装基板
3−2 磁気センサ用実装基板
3−3 磁気センサ用実装基板
3−4 磁気センサ用実装基板
3−5 磁気センサ用実装基板
4−1 磁気センサ
4−2 磁気センサ
4−3 磁気センサ
4−4 磁気センサ
4−5 磁気センサ
5 磁気センサ用回路
6 ロックインアンプ
7 解析器
8 励磁コイル用交流電源
9 被検査体
10 アダプター
11 鋼床版
12 Uリブ
13 溶接部
1-1 Application coil 1-2 Application coil 1-3 Application coil 2-1 Magnetic probe 2-2 Magnetic probe 2-3 Magnetic probe 2-4 Magnetic probe 2-5 Magnetic probe 2-6 Magnetic probe 3-1 Magnetic sensor Mounting board for 3-2 Mounting board for magnetic sensor 3-3 Mounting board for magnetic sensor 3-4 Mounting board for magnetic sensor 3-5 Mounting board for magnetic sensor 4-1 Magnetic sensor 4-2 Magnetic sensor 4-3 Magnetic sensor 4-4 Magnetic sensor 4-5 Magnetic sensor 5 Magnetic sensor circuit 6 Lock-in amplifier 7 Analyzer 8 AC power supply for exciting coil 9 Inspected object 10 Adapter 11 Steel deck slab 12 U rib 13 Welded part

Claims (9)

印加コイルと磁気センサとを備えた磁気プローブで被検査体をラインスキャニングすることで前記被検査体を検査する渦電流探傷法において、
前記磁気センサは、前記印加コイルの中心軸と平行な磁場成分を検出することとし、
前記磁気センサから出力された信号から同相成分及び虚数成分を計測し、初期設定した基準同相成分及び基準虚数成分を差し引いて差分同相成分及び差分虚数成分として、この差分同相成分及び差分虚数成分を用いて解析を行うことで前記被検査体に生じたき裂を検出する渦電流探傷法。
In the eddy current flaw detection method in which an object to be inspected is inspected by line scanning the object to be inspected with a magnetic probe provided with an application coil and a magnetic sensor.
The magnetic sensor is determined to detect a magnetic field component parallel to the central axis of the applied coil.
The in-phase component and the imaginary number component are measured from the signal output from the magnetic sensor, and the initially set reference in-phase component and the reference imaginary number component are subtracted to use the difference in-phase component and the difference imaginary number component as the difference in-phase component and the difference imaginary number component. A vortex current flaw detection method that detects cracks generated in the object to be inspected by performing analysis.
前記基準同相成分及び前記基準虚数成分は、前記被検査体で欠陥がない領域で計測した同相成分及び虚数成分、あるいは任意に設定した同相成分及び虚数成分である請求項1に記載の渦電流探傷法。 The eddy current flaw detection according to claim 1, wherein the reference in-phase component and the reference imaginary component are an in-phase component and an imaginary component measured in a region where there is no defect in the inspected object, or an arbitrarily set in-phase component and an imaginary component. Law. 前記磁気センサは、前記印加コイルの中心軸とコイル辺との間に配置している請求項1または請求項2に記載の渦電流探傷法。 The eddy current flaw detection method according to claim 1 or 2, wherein the magnetic sensor is arranged between the central axis of the applied coil and the coil side. 印加コイルと磁気センサとを備えた磁気プローブと、
前記印加コイルに交流電流を供給する電源と、
前記磁気センサの出力信号から同相成分及び虚数成分を計測する成分計測器と、
この成分計測器で得られた前記同相成分及び前記虚数成分を用いて解析を行う解析器と、
を有する渦電流探傷装置において、
前記磁気センサは、前記印加コイルの中心軸と平行な磁場成分を検出し、
前記解析器では、前記成分計測器で得られた同相成分及び虚数成分から、初期設定した基準同相成分及び基準虚数成分を差し引いて差分同相成分及び差分虚数成分とし、この差分同相成分及び差分虚数成分を用いて解析を行う渦電流探傷装置。
A magnetic probe with an application coil and a magnetic sensor,
A power supply that supplies an alternating current to the applied coil,
A component measuring instrument that measures in-phase components and imaginary components from the output signal of the magnetic sensor,
An analyzer that performs analysis using the in-phase component and the imaginary component obtained by this component measuring instrument, and
In an eddy current flaw detector with
The magnetic sensor detects a magnetic field component parallel to the central axis of the applied coil.
In the analyzer, the initially set reference in-phase component and reference imaginary component are subtracted from the in-phase component and imaginary component obtained by the component measuring instrument to obtain a difference in-phase component and a difference imaginary component, and the difference in-phase component and the difference imaginary component are obtained. An eddy current flaw detector that analyzes using.
前記基準同相成分及び前記基準虚数成分は、前記被検査体で欠陥がない領域で計測した同相成分及び虚数成分、あるいは任意に設定した同相成分及び虚数成分である請求項4に記載の渦電流探傷装置。 The eddy current flaw detection according to claim 4, wherein the reference in-phase component and the reference imaginary component are an in-phase component and an imaginary component measured in a region where there is no defect in the inspected object, or an arbitrarily set in-phase component and an imaginary component. apparatus. 前記磁気センサは、前記印加コイルの中心軸とコイル辺との間に配置して、前記中心軸と平行な磁場成分を検出する請求項4または請求項5に記載の渦電流探傷装置。 The eddy current flaw detector according to claim 4 or 5, wherein the magnetic sensor is arranged between the central axis of the applied coil and the coil side to detect a magnetic field component parallel to the central axis. 前記磁気プローブには、前記磁気センサを複数配設している請求項4〜6のいずれか1項に記載の渦電流探傷装置。 The eddy current flaw detector according to any one of claims 4 to 6, wherein a plurality of the magnetic sensors are arranged on the magnetic probe. 前記磁気センサは、前記印加コイルの中心軸を含む対称面に対して対称に配置している請求項7に記載の渦電流探傷装置。 The eddy current flaw detector according to claim 7, wherein the magnetic sensor is arranged symmetrically with respect to a plane of symmetry including the central axis of the applied coil. 前記磁気プローブを複数備えた請求項4〜8のいずれか1項に記載の渦電流探傷装置であって、前記磁気プローブを着脱自在に装着可能としたアダプターを有する渦電流探傷装置。 The eddy current flaw detector according to any one of claims 4 to 8, further comprising a plurality of the magnetic probes, the eddy current flaw detector having an adapter to which the magnetic probe can be detachably attached.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118191394B (en) * 2024-03-15 2024-08-20 弘乐集团有限公司 Electronic current-voltage sensor circuit, measuring method and structure thereof

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63168853U (en) * 1987-04-25 1988-11-02
US4821204A (en) * 1985-11-28 1989-04-11 Nukem Gmbh Method and device for testing for flaws with the eddy-current principle
JPH06242076A (en) * 1993-02-12 1994-09-02 Toshiba Corp Electromagnetic flaw detecting equipment
JPH0783884A (en) * 1993-09-14 1995-03-31 Kenzo Miya Flaw examination method, flow examination device and flaw examination sensor
JP2012002633A (en) * 2010-06-16 2012-01-05 Hitachi Ltd Eddy current inspection device and inspection method
JP2013113787A (en) * 2011-11-30 2013-06-10 Hitachi Transportation Technologies Ltd Remote field eddy current flaw detection system and remote field eddy current flaw detection method
JP2015500498A (en) * 2011-12-15 2015-01-05 ポスコ Steel sheet flaw detector
JP2016038270A (en) * 2014-08-07 2016-03-22 高島産業株式会社 Eddy curent inspection device
JP2016105046A (en) * 2014-12-01 2016-06-09 国立大学法人 岡山大学 Magnetic nondestructive inspection device
JP2017003336A (en) * 2015-06-06 2017-01-05 国立大学法人 岡山大学 Magnetic field measurement device and nondestructive inspection device using the same
WO2018216802A1 (en) * 2017-05-26 2018-11-29 株式会社Ihi Apparatus for producing three-dimensional multilayer model, method for producing three-dimensional multilayer model, and flaw detector

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4821204A (en) * 1985-11-28 1989-04-11 Nukem Gmbh Method and device for testing for flaws with the eddy-current principle
JPS63168853U (en) * 1987-04-25 1988-11-02
JPH06242076A (en) * 1993-02-12 1994-09-02 Toshiba Corp Electromagnetic flaw detecting equipment
JPH0783884A (en) * 1993-09-14 1995-03-31 Kenzo Miya Flaw examination method, flow examination device and flaw examination sensor
JP2012002633A (en) * 2010-06-16 2012-01-05 Hitachi Ltd Eddy current inspection device and inspection method
JP2013113787A (en) * 2011-11-30 2013-06-10 Hitachi Transportation Technologies Ltd Remote field eddy current flaw detection system and remote field eddy current flaw detection method
JP2015500498A (en) * 2011-12-15 2015-01-05 ポスコ Steel sheet flaw detector
JP2016038270A (en) * 2014-08-07 2016-03-22 高島産業株式会社 Eddy curent inspection device
JP2016105046A (en) * 2014-12-01 2016-06-09 国立大学法人 岡山大学 Magnetic nondestructive inspection device
JP2017003336A (en) * 2015-06-06 2017-01-05 国立大学法人 岡山大学 Magnetic field measurement device and nondestructive inspection device using the same
WO2018216802A1 (en) * 2017-05-26 2018-11-29 株式会社Ihi Apparatus for producing three-dimensional multilayer model, method for producing three-dimensional multilayer model, and flaw detector

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